JP7148042B2 - 車両用灯具 - Google Patents

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Description

本発明は、車両用灯具に関し、特に、レンズ体（例えば、インナーレンズ）が輝度ムラ無く、均一に発光する車両用灯具に関する。
従来、インナーレンズと、インナーレンズの後方に設けられ、インナーレンズを透過して前方に照射されて所定配光パターンを形成する光を発光する光源（電球）と、を備えた車両用灯具が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の車両用灯具においては、光源からの光は、インナーレンズの後面（裏面）に設けられたフレネルレンズステップにより屈折してインナーレンズに入光し、さらにインナーレンズの前面（表面）に設けられた魚眼レンズステップから集光された光として出光する。
実開平６－５６９０３号公報
しかしながら、特許文献１に記載の車両用灯具においては、光軸から遠くに設けられた魚眼レンズステップから出光する光源からの光の光度が光軸から近くに設けられた魚眼レンズステップから出光する光源からの光の光度より低く、インナーレンズのうち光軸から遠くの部分が光軸から近くの部分より暗く発光するため、輝度ムラが発生し、インナーレンズ（前面）が均一に発光しないという問題がある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、レンズ体（例えば、インナーレンズ）が輝度ムラ無く、均一に発光する車両用灯具を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の一つの側面は、前面とその反対側の後面とを含む板状のレンズ体と、前記レンズ体の後方に設けられ、前記レンズ体を透過して前方に照射されて所定配光パターンを形成する均一な輝度の光を発光する光源と、を備え、前記レンズ体は、上下方向及び左右方向のうち少なくとも一方に湾曲し、車幅方向に延びる基準軸及び鉛直方向に延びる基準軸のうち少なくとも一方に対して所定後退角度傾斜した姿勢で配置されており、前記前面は、前レンズカットを含み、前記後面は、前記前レンズカットに対向する後レンズカットを含み、前記レンズ体には、前記前レンズカットと前記前レンズカットに対向する前記後レンズカットで構成されるレンズカットが複数設けられ、前記前レンズカットは、前記前面に上下左右にほぼ隙間無く隣接した状態で密に複数配置されており、前記後レンズカットは、対向する前記前レンズカットに合わせて、前記後面に上下方向および左右方向に隣接した状態で密に複数配置されており、前記後レンズカットから屈折して前記レンズ体に入光し、前記前レンズカットから出光する前記光源からの光の出力方向が前記複数のレンズカット同士で同一となるように、前記後レンズカットは傾斜した姿勢で配置され、前記複数の前レンズカットそれぞれから出光する前記光源からの光の輝度が均一となるように、前記後レンズカットから屈折して前記レンズ体に入光し、前記前レンズカットから出光する前記光源からの光が前記レンズ体内を透過する距離である光路長が前記複数のレンズカット同士で同一となるように、前記後レンズカットと対向する前記前レンズカットとの間の距離が前記複数のレンズカットのそれぞれで調整されていることを特徴とする車両用灯具である。
この側面によれば、レンズ体（例えば、インナーレンズ）が輝度ムラ無く、均一に発光する車両用灯具を提供することができる。
これは、第１に、均一な輝度の光を発光する光源を用いたこと、第２に、複数の前レンズカットそれぞれから出光する光源からの光の輝度が均一となるように、複数の後レンズカットと複数の前レンズカットとの間の距離がそれぞれ調整されていること、によるものである。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットは、同一形状に構成され、かつ、同一方向に向けられていることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットは、当該前レンズカットから出光する前記光源からの光を上下左右に拡散させる拡散面であることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットは、前記光源とは反対側に凸の凸レンズ面であることを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記前面は、当該前面から光出力方向に突出し、先端に前記前レンズカットが設けられた突出部を含むことを特徴とする。
また、上記発明において、好ましい態様は、前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットの外形は、六角形であることを特徴とする。
（ａ）車両用灯具１０の正面図、（ｂ）上面図、（ｃ）側面図である。 図１（ａ）に示す車両用灯具１０のＡ－Ａ断面図である。 図１（ａ）に示す車両用灯具１０のＢ－Ｂ断面図である。 （ａ）図２中の矩形Ｂ１内の拡大図、（ｂ）図２中の矩形Ｂ２内の拡大図、（ｃ）図２中の矩形Ｂ３内の拡大図である。 図３に示すレンズ体２０の拡大図である。
以下、本発明の一実施形態である車両用灯具１０について添付図面を参照しながら説明する。各図において対応する構成要素には同一の符号が付され、重複する説明は省略される。
図１（ａ）は車両用灯具１０の正面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は側面図である。
図１に示す車両用灯具１０は、ストップランプとして機能する標識用ランプ（又は信号用ランプ）であり、自動車等の車両の後端部の左右両側にそれぞれ搭載される。左右両側に搭載される車両用灯具１０は左右対称の構成であるため、以下、代表して、車両の後端部の右側（車両後方に向かって右側）に搭載される車両用灯具１０について説明する。
図２は図１（ａ）に示す車両用灯具１０のＡ－Ａ断面図、図３はＢ－Ｂ断面図である。
図２、図３に示すように、本実施形態の車両用灯具１０は、レンズ体２０と、レンズ体２０の後方に設けられ、レンズ体２０を透過して前方に照射されてストップランプ用配光パターンを形成する均一な輝度の光を発光する光源３０と、を備える。車両用灯具１０は、図示しないが、アウターレンズとハウジングとによって構成される灯室内に配置され、ハウジング等に取り付けられる。
光源３０は、レンズ体２０の後面２０Ｂを照射する均一な輝度の光（車両用灯具１０をストップランプとして用いる場合、赤色光）を発光する光源である。
光源３０は、少なくともＡ－Ａ断面で図２に示す角度θＨの範囲かつＢ－Ｂ断面で図３に示す角度θＶの範囲に均一な輝度の光を放射状に出射して、レンズ体２０の後面２０Ｂを照射する。θＨ、θＶは、それぞれ、例えば、２０～７０度内の任意の角度である。
光源３０としては、例えば、特開２０１６－８５８２７号公報に記載の光源、すなわち、光軸上の光度が最も強く、光軸に対する角度が大きくなるに従って光度が低下する光（車両用灯具１０をストップランプとして用いる場合、赤色光）を発光するＬＥＤ等の半導体発光素子３０ａと、半導体発光素子３０ａの前方に設けられ、半導体発光素子３０ａからの光を均一な輝度の光に変換するように構成されたレンズ部（図示せず）と、によって構成される光源を用いることができる。
レンズ体２０は、前面２０Ａとその反対側の後面２０Ｂとを含む板状のレンズ体で、例えば、インナーレンズである。前面２０Ａは例えば図４に一点鎖線で示す基準面ＲＰ１に基づき構成され、後面２０Ｂは例えば図４に二点鎖線で示す基準面ＲＰ２に基づき構成される。
レンズ体２０は、アクリルやポリカーボネイト等の透明樹脂製で、射出成形により成形される。レンズ体２０の基本肉厚は、例えば、２～３ｍｍである。図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、レンズ体２０は、上下方向及び左右方向にそれぞれ所定の曲率で湾曲している。なお、レンズ体２０は、上下方向にのみ湾曲している場合もあるし、左右方向にのみ湾曲している場合もあるし、いずれの方向にも湾曲していない場合もある。
レンズ体２０は、車幅方向に延びる基準軸ＡＸ１に対して所定後退角度β傾斜し（図１（ｂ）、図２参照）、かつ、鉛直方向に延びる基準軸ＡＸ２に対して所定後退角度γ傾斜（図１（ｃ）、図３参照）した姿勢で配置されている。βは、例えば、０～４５度内の任意の角度である。γは、例えば、０～３０度内の任意の角度である。なお、レンズ体２０は、基準軸ＡＸ１に対してのみ傾斜している場合もあるし、基準軸ＡＸ２に対してのみ傾斜している場合もあるし、いずれの基準軸ＡＸ１、ＡＸ２に対しても傾斜していない場合もある。
図４（ａ）は図２中の矩形Ｂ１内の拡大図、図４（ｂ）は図２中の矩形Ｂ２内の拡大図、図４（ｃ）は図２中の矩形Ｂ３内の拡大図である。図５は、図３に示すレンズ体２０の拡大図である。
図１、図４に示すように、前面２０Ａは、複数の前レンズカット２０ａ１～２０ａｎを含む。以下、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎを特に区別しない場合、前レンズカット２０ａと記載する。
前レンズカット２０ａは、当該前レンズカット２０ａから出光する光源３０からの光を上下左右に拡散させる拡散面で、例えば、光源３０とは反対側に（つまり、光出力方向に向かって）凸の凸レンズ面（Ｒ面）である。凸レンズ面の面形状（曲率等）は、当該凸レンズ面から出光する光源３０からの光が上下左右に拡散されて車両後面に正対した仮想鉛直スクリーン上のストップランプ用配光パターンが形成される領域（規格範囲）を照射するように構成される。
図１（ａ）に示すように、前レンズカット２０ａは、上下左右にほぼ隙間無く隣接した状態で密に配置されている。前レンズカット２０ａを上下左右にほぼ隙間無く隣接した状態で密に配置するため、前レンズカット２０ａの外形は、正六角形とされている。
前レンズカット２０ａは、同一形状に構成され、かつ、同一方向に向けられている（図４、図５等参照）。なお、前レンズカット２０ａは、前面２０Ａに配置される場合もあるし（図４（ａ）、図４（ｂ）参照）、前面２０Ａから突出した突出部２０ｃの先端に設けられる場合もある（図４（ｃ）参照）。突出部２０ｃは、例えば、光出力方向に突出した正六角柱である。突出部２０ｃは、例えば、前面２０Ａのうち図４（ｃ）に示すように比較的大きく湾曲した領域に設けられる。
図４、図５に示すように、後面２０Ｂは、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎがそれぞれ対向する複数の後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎを含む。以下、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎを特に区別しない場合、後レンズカット２０ｂと記載する。
後レンズカット２０ｂは、光源３０からの光が屈折してレンズ体２０に入光する面で、例えば、平面又は平面形状の面である。
図示しないが、後レンズカット２０ｂは、前レンズカット２０ａに対応して、上下左右にほぼ隙間無く隣接した状態で密に配置されている。
光源３０からの光（例えば、図４に示す光Ｒａｙ１～Ｒａｙ３参照）は、後レンズカット２０ｂから屈折してレンズ体２０に入光し、レンズ体２０を透過し、当該後レンズカット２０ｂが対向する前レンズカット２０ａから出光する。
後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎそれぞれから屈折してレンズ体２０に入光し、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光（例えば、図４に示す光Ｒａｙ１～Ｒａｙ３参照）の出力方向が同一となるように、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎはそれぞれ傾斜した姿勢で配置されている。なお、本実施形態において「同一」は、厳密な意味での同一に限らず、実質的な同一（略同一）を含む意味で用いる。
例えば、図４（ａ）に示すように、基準軸ＡＸに対して左側に配置された後レンズカット２０ｂ４は、当該後レンズカット２０ｂ４から屈折してレンズ体２０に入光し、当該後レンズカット２０ｂ４が対向する前レンズカット２０ａ４から出光する光源３０からの光Ｒａｙ１の出力方向が車両前後方向に延びる基準軸ＡＸ方向となるように、基準軸ＡＸに対して左側に角度θ１傾斜した姿勢で配置されている。基準軸ＡＸに対して左側に配置された他の後レンズカット２０ｂについても同様である。
また例えば、図４（ｂ）に示すように、基準軸ＡＸ上に配置された後レンズカット２０ｂ３０は、当該後レンズカット２０ｂ３０から屈折してレンズ体２０に入光し、当該後レンズカット２０ｂ３０が対向する前レンズカット２０ａ３０から出光する光源３０からの光Ｒａｙ２の出力方向が基準軸ＡＸ方向となるように、基準軸ＡＸに対して概ね直交する姿勢で配置されている。
また例えば、図４（ｃ）に示すように、基準軸ＡＸに対して右側に配置された後レンズカット２０ｂ５５は、当該後レンズカット２０ｂ５５から屈折してレンズ体２０に入光し、当該後レンズカット２０ｂ５５が対向する前レンズカット２０ａ５５から出光する光源３０からの光Ｒａｙ３の出力方向が基準軸ＡＸ方向となるように、基準軸ＡＸに対して右側に角度θ２傾斜した姿勢で配置されている。基準軸ＡＸに対して右側に配置された他の後レンズカット２０ｂについても同様である。
前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光（例えば、図４に示す光Ｒａｙ１～３参照）の輝度（又は光度）が均一となるように、後レンズカット２０ｂと当該後レンズカット２０ｂが対向する前レンズカット２０ａとの間の距離（レンズ肉厚。例えば、図４に示す距離Ｌ１～Ｌ３参照）がそれぞれ調整されている。
例えば、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎそれぞれから屈折してレンズ体２０に入光し、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光（例えば、図４に示す光Ｒａｙ１～３参照）がレンズ体２０内を透過する距離である光路長が同一となるように、後レンズカット２０ｂと当該後レンズカット２０ｂが対向する前レンズカット２０ａとの間の距離（レンズ肉厚。例えば、図４に示す距離Ｌ１～Ｌ３参照）がそれぞれ調整されている。
以上のように後レンズカット２０ｂと前レンズカット２０ａとの間の距離を調整し、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎそれぞれから屈折してレンズ体２０に入光した光源３０からの光がレンズ体２０内を透過する距離（光路長）を同一にすることで、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光の輝度が均一となる。
その結果、レンズ体２０が輝度ムラ無く、均一に発光する。なお、ここで言う「均一」とは、厳密な意味での均一に限らない。すなわち、視覚的に均一に発光していると評価できる限り、「均一」である。
上記構成の車両用灯具１０においては、光源３０を点灯すると、光源３０からの光は、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎそれぞれから屈折してレンズ体２０に入光し、レンズ体２０を透過し、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから上下左右に拡散された光として出光する。
その際、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光の出力方向（拡散方向）が同一となるため、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光は、仮想鉛直スクリーン上の同一領域を照射する。これにより、ストップランプ用配光パターン（図示せず）が形成される。
以上説明したように、本実施形態によれば、レンズ体２０が輝度ムラ無く、均一に発光する車両用灯具１０を提供することができる。
これは、第１に、均一な輝度の光を発光する光源３０を用いたこと、第２に、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光の輝度が均一となるように（例えば、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎそれぞれから屈折してレンズ体２０に入光した光源３０からの光がレンズ体２０内を透過する距離（光路長）が同一となるように）、後レンズカット２０ｂ１～２０ｂｎと前レンズカット２０ａ１～２０ａｎとの間の距離がそれぞれ調整されていること、によるものである。
また、本実施形態によれば、ストップランプ用配光パターン等の所定配光パターン（規格範囲）を強く照射し（発光させ）、それ以外の範囲を照射しない（発光させない）光利用効率の高い車両用灯具１０を提供することができる。
これは、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光の出力方向（拡散方向）が同一となるため、前レンズカット２０ａ１～２０ａｎそれぞれから出光する光源３０からの光が、仮想鉛直スクリーン上の同一領域を照射し、それ以外の領域を照射しないことによるものである。
また、本実施形態によれば、１つの光源３０でレンズ体２０全体（例えば、５０ｃｍ２程度のレンズ体２０）を輝度ムラ無く、均一に発光させることができる。
また、本実施形態によれば、光源３０の点灯時、非点灯時のいずれにおいても、レンズ体２０の見栄えがよい車両用灯具１０を提供することができる。
これは、レンズ体２０の後面２０Ｂに設けられた後レンズカット２０ｂが、レンズ体２０の前面２０Ａに設けられた前レンズカット２０ａで覆われた状態となるため、視認されにくくなることによるものである。
次に、変形例について説明する。
上記実施形態では、本発明の車両用灯具をストップランプに適用した例について説明したが、これに限らない。例えば、ストップランプ以外の車両用灯具、例えば、ヘッドランプ、リアコンビネーションランプ、ＬＩＤランプ、ＤＲＬランプ、ターンランプ（例えば、ドアミラー等に取り付けられるターンランプ）、室内灯、その他の照明装置にも本発明の車両用灯具を適用してもよい。
また、上記実施形態では、前レンズカット２０ａとして、光源３０とは反対側に向かって凸の凸レンズ面を用いた例について説明したが、これに限らない。例えば、前レンズカット２０ａとして、光源３０とは反対側に向かって凹の凹面を用いてもよいし、平面を用いてもよい。
また、上記実施形態では、前レンズカット２０ａの外形が正六角形の例について説明したが、これに限らない。例えば、前レンズカット２０ａの外形は正六角形以外の多角形、円形、楕円形又はその他の形状であってもよい。
また、上記実施形態では、前レンズカット２０ａが、同一形状に構成され、かつ、同一方向に向けられている例について説明したが、これに限らない。例えば、前レンズカット２０ａのうち一部は、異なる形状に構成されていてもよいし、異なる方向に向けられていてもよい。
上記各実施形態で示した各数値は全て例示であり、これと異なる適宜の数値を用いることができるのは無論である。
上記各実施形態はあらゆる点で単なる例示にすぎない。上記各実施形態の記載によって本発明は限定的に解釈されるものではない。本発明はその精神または主要な特徴から逸脱することなく他の様々な形で実施することができる。
１０…車両用灯具、２０…レンズ体、２０Ａ…前面、２０Ｂ…後面、２０ａ…前レンズカット、２０ｂ…後レンズカット、２０ｃ…突出部、３０…光源、３０ａ…半導体発光素子

Claims (6)

  1. 前面とその反対側の後面とを含む板状のレンズ体と、
    前記レンズ体の後方に設けられ、前記レンズ体を透過して前方に照射されて所定配光パターンを形成する均一な輝度の光を発光する光源と、を備え、
    前記レンズ体は、上下方向及び左右方向のうち少なくとも一方に湾曲し、車幅方向に延びる基準軸及び鉛直方向に延びる基準軸のうち少なくとも一方に対して所定後退角度傾斜した姿勢で配置されており、
    前記前面は、前レンズカットを含み、
    前記後面は、前記前レンズカットに対向する後レンズカットを含み、
    前記レンズ体には、前記前レンズカットと前記前レンズカットに対向する前記後レンズカットで構成されるレンズカットが複数設けられ、
    前記前レンズカットは、前記前面に上下左右にほぼ隙間無く隣接した状態で密に複数配置されており、
    前記後レンズカットは、対向する前記前レンズカットに合わせて、前記後面に上下方向および左右方向に隣接した状態で密に複数配置されており、
    前記後レンズカットから屈折して前記レンズ体に入光し、前記前レンズカットから出光する前記光源からの光の出力方向が前記複数のレンズカット同士で同一となるように、前記後レンズカットは傾斜した姿勢で配置され、
    前記複数の前レンズカットそれぞれから出光する前記光源からの光の輝度が均一となるように、前記後レンズカットから屈折して前記レンズ体に入光し、前記前レンズカットから出光する前記光源からの光が前記レンズ体内を透過する距離である光路長が前記複数のレンズカット同士で同一となるように、前記後レンズカットと対向する前記前レンズカットとの間の距離が前記複数のレンズカットのそれぞれで調整されている
    ことを特徴とする車両用灯具。
  2. 前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットは、同一形状に構成され、かつ、同一方向に向けられている請求項１に記載の車両用灯具。
  3. 前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットは、当該前レンズカットから出光する前記光源からの光を上下左右に拡散させる拡散面である請求項１又は２に記載の車両用灯具。
  4. 前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットは、前記光源とは反対側に凸の凸レンズ面である請求項３に記載の車両用灯具。
  5. 前記前面は、当該前面から光出力方向に突出し、先端に前記前レンズカットが設けられた突出部を含む請求項１又は２に記載の車両用灯具。
  6. 前記複数のレンズカットそれぞれの前記前レンズカットの外形は、六角形である請求項１から５のいずれか１項に記載の車両用灯具。
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